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先把一句话放在这,链式法则就是因变量对中间变量求导,乘以....中间变量对自变量求导。是两个导数的乘积,也是约分。
为了理解并且记住,下面开始。来啊
前面复习了导数定义和几个求导法则。如果你还不知道导数,请看本鸡导数和求导法的图文或者任何一本微积分。今天复习一个更加重要的求导法,所谓链式法则,这个法则在积分理论里对应着换元法,重要性在微积分里面是数得着的。
回忆一下所谓导数,就是个极限,写出来就是
你要永远记住
可以理解成切线的斜率,速度,变化量(增量)的比率的极限。
已经复习的求导法有常数、倍数、和、差、积、商。
链式法则。我们直接考虑一个故事。下面不难,但不要读得太快。读完了你就会了。
假设有一只菜鸡,他要补充盐分,但是由于没有盐粉或者盐粒,只能喝池子里的咸水。
下面是几个记号。
菜鸡喝水的规律是w(t)。意思是到t时刻,一共喝了w升水(体积)。
又假设再假设喝进去的水的盐度也有个规律s(w),意思是喝的水有咸有淡,比方说有人在往池子里撒盐,导致盐度不均匀。总之意思是水不同,盐度就不同
于是随着时间补充盐的规律就是s(w(t)),这是一个复合函数。复合函数也是函数,自变量可以说成是时间。于是就可以谈对时间的导数,别忘了这是增量比率的极限
你一定能理解,多喝一些水(水有个增量),就一定会多喝一些盐(盐的增量)
下面这个等式意思就是,多喝的盐,应该是多喝的水,乘以这些水的盐度
(这个推理不严谨。实际上,上面的等号应该是约等于,并且等号右边第一项应该是ds/dw。这个说法需要深刻理解极限的概念,稍微难一些,放在最后)
两边除以delta t,取极限,就是链式法则:
形式上,链式法则,就是因变量对中间变量求导*中间变量对自变量求导。有微分的概念之后,还可以真正的约分。微分就是ds,dt,dw这些东西,因此导数是微商,微分的商。
微分相当重要,以后再解释。
现在返回去解决刚才那个不严谨的问题。没兴趣的可以忽略。懂极限和微分中值定理的一定看看。
别忘了导数是极限
如果你让自变量取了一个特定的增量,就不是上面的极限本身,只能写
这就是
本文的主题到此结束。
多说几句。链式法则非常重要,在多元微积分里面,链式法则就是雅可比矩阵的乘积。在微分几何里,外微分的计算,需要所谓拉回映射,就是这个玩意。讨论这个必须先懂线性代数。此外,在应用的场合,比如概率论,多元分布的计算,没有雅可比矩阵是不行的。
关于外微分,是理解整个微积分的钥匙。在初等水平上讲外微分的书,强烈推荐龚昇《简明微积分》作为第二本微积分的书。
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